Характеристика и описание котла ПК – 39-2

Прямоточный котёл двухкорпусной, изготовлен Подольским машиностроительным заводом им. Орджоникидзе (ЗИО) для работы в блоке с турбиной К-300-240. Котельный агрегат имеет паропроизводительность 950 т/час, давление острого пара на выходе из котла Ро=255 кгс/см² и температуру 545ºС.

Вторичный пар поступает в котел в количестве 760 т/час после ЦВД турбины, перегревается до 545ºС и направляется в ЦСД с давлением 39,5 кгс/см².

Каждый корпус имеет Т-образную компоновку. Оба корпуса аналогичны по конструкции.

Котлоагрегат спроектирован для камерного сжигания каменного угля с подсушкой и размолом его по схеме прямого вдувания. Наличие четырёх опускных конвективных газоходов позволило обеспечить в них небольшие (по условиям износа труб) скорости газов.

Пароводяной тракт котла, как по первичному, так и по вторичному пару, разделен на четыре однотипных потока по два на каждый корпус. Расположение и конструктивное оформление поверхностей нагрева обоих корпусов совершенно одинаковое и за счет использования отключающих задвижек на паропроводах и питательных трубопроводах каждый корпус котла может работать самостоятельно с нагрузкой равной половине общей производительности котла.

Котлоагрегат имеет отдельный каркас и установлен в типовом здании из сборного железобетона, в ячейке котельного отделения с пролетом 51м и шагом колонн 12м. Оба корпуса котла расположены вдоль котельной, фронтом в сторону турбины.

Габариты корпуса по осям колонн. (Без воздухоподогревателей):

Таблица 1

Длина (вдоль фронта)	21м
Ширина	12м
Верхняя отметка котла (по изоляции теплообменника)	48,1м
Расстояние между корпусами	2м

Котлоагрегат оборудован двумя дымососами типа ДО-31.5, размещенными в отдельном здании вне главного корпуса, и двумя дутьевыми вентиляторами типа ВДН-24´2-II. Схема газовоздушных трактов и их конструктивное исполнение одинаково для обоих корпусов и не имеет каких-либо поперечных связей по воздуху и газам.

Для подогрева воздуха на котел устанавливаются 4 регенеративных воздухоподогревателя типа ВПР-9.

Тракт пылеприготовления выполнен по схеме прямого вдувания. Для размола угля применены молотковые мельницы ММТ-2000/2600-590 с воздушно-проходным сепаратором – по 4 мельницы на корпус. Мельницы работают под наддувом. Подача угля в мельницы из бункеров осуществляется шнековыми питателями сырого угля. Каждая мельница обслуживает 3 турбулентных горелки верхнего или нижнего яруса с одной стороны топки. Для вентиляции и устойчивой транспортировки пыли на каждую мельницу установлен вентилятор горячего дутья типа ВГД-18,5 на бл.3,4,5; ВГД-15,5 на бл.6; ВГДН-15 установлен на 3ВГД-Ж, к-1А,2А,Б по одному на каждую мельницу.

Горелки комбинированного типа со встроенной мазутной форсункой для растопки котла. На каждой боковой стене расположено 6 горелок в два яруса.

Котлоагрегат выполнен с сухим шлакоудалением. Под холодной воронкой каждой топки имеются 3 шнековых устройства непрерывного механизированного шлакоудаления. Улавливание золы осуществляется в золовых бункерах конвективной шахты и

-в четырех эл.фильтрах типа ЭГА- бл.1,2;

-в трехпольных эл.фильтрах фирмы «Лурги» (Германия) по одному на корпус – бл.3;

-в 4-х польных эл.фильтрах производства завода «Эдгар Андре» Германия – по одному на корпус на бл.4,5,6.

Схема гидравлического зола-шлакоудаления станции оборудована смывными насосами 12ПДС-60 и 14Д-6 (внутренний гидрозатвор) и багерными насосами 12Гр-8Т-2, 1НрТ-1600/50.

Пароводяной тракт котла

Основные параметры пароводяного тракта котла.

Таблица 2

Паропроизводительность котла	D	950 т/ч
Расход вторичного пара	D_вт	760 т/ч
Температура питательной воды	t_пв	265°С
Давление питательной воды	Р_пв	320 кг×с/см²
Температура свежего пара	t_пп	545°С
Давление свежего пара	P_пп	255 кг×с/см²
Температура вторичного пара на входе в котельный агрегат		330°С
Давление вторичного пара на входе в котельный агрегат	Ркг	41 кг×с/см²
Температура вторичного пара на выходе из котельного агрегата	Т	545°С
Давление вторичного пара на выходе из котельного агрегата	Р	39,5 кг×с/см²
Температура уходящих газов	J_ух	130 °С

Котлоагрегат состоит из двух однотипных корпусов, объединенных в тепловой схеме по принципу «дубль-блока» с общим потребителем – паровой турбиной К-300-240.

Принципиальная схема пароводяного тракта котла выполнена 4-х поточной. По первичному тракту каждый поток имеет автономное регулирование питания и температуры.

По тракту промперегрева – распределение пара после ЦВД турбины осуществляется покорпусно. Распределение потока пара на каждом корпусе котла на две самостоятельные нитки выполнено для упрощения способа регулирования температуры пара промперегрева, благодаря симметричному расположению ниток в газоходах корпуса котла. В каждом корпусе котла расположены элементы двух потоков, включающие следующие поверхности нагрева (по движению среды).

Первичный тракт

Водяной экономайзер одноступенчатый, включенный по схеме противотока, расположен в конвективной шахте и является последней по ходу газов ступенью поверхностей нагрева. Входные камеры питательной воды расположены на фронтовых стенах конвективных шахт.

Нижняя радиационная часть состоит из настенных экранов, экранирующих топку по всем четырем стенам между отм.8,37-21,22

НРЧ-1 экранирует фронтовую (заднюю) стенку топки. В этой поверхности поток делится на 4 подпотока: 4 ленты по 21 трубе в каждой, 4 выходных камеры расположены – в верхней части НРЧ на этой же отметке и две на боковых стенках. Ленты НРЧ выполнены в виде вертикальных 3-х ходовых змеевиков, подвешенных на каркасе котла.

НРЧ-2 экранирует боковые стенки топки. 4 входных камеры расположены в нижней части НРЧ, а 4 выходные – в верхней.

Холодная воронка (ХВ) состоит из объемных трубных блоков, представляющих собой 4-х гранную усеченную пирамиду: большим основанием к верху является основанием топки. В этой поверхности поток делится на 4 подпотока, т.е. 4 выходных и 4 входных камеры, соединенные 4-х ходовыми горизонтальными змеевиками, экранирующими фронтовую и левую стенки для одного потока и заднюю и правую – для другого. Камеры расположены с фронта корпуса для одного потока и сзади корпуса – для другого.

Зона максимальной теплоемкости одноступенчатая, включенная по схеме противотока, расположена в конвективных шахтах, в зоне умеренных температур. Каждый корпус имеет две ЗМТ, по одной на поток. Входные и выходные камеры расположены на задних стенках конвективных шахт. Пакет ЗМТ состоит из 8-ми ходовых змеевиков, расположенных горизонтально.

Средняя радиационная часть состоит из настенных экранов, закрывающих самую узкую часть топки, т.е. «пережим»; СРЧ каждого потока разделяется на два подпотока: один подпоток – экраны фронтовой (задней) стены топки и другой – экраны боковой стены. Каждый подпоток, кроме того, делится на СРЧ-1 и СРЧ-2. Экран боковой стены СРЧ-1 и СРЧ-2 выполнен в виде ленты, состоящей из U – образных горизонтальных змеевиков. За СРЧ-1 имеется смесительная камера Æ 245´45, после которой среда попадает в змеевики СРЧ-2. Экраны фронтовой (задней) стены СРЧ-1 и СРЧ-2 также соединены между собой смесительной камерой, выполненной в виде ленты, состоящей из U – образных горизонтальных змеевиков. Входные и выходные камеры расположены на фронтовой (для одного потока) и задней (для второго потока) стенах топки.

Потолочный экран в виде сплошной экранной поверхности, экранирующей потолок котла, и разделённой по оси каждого корпуса на два контура, каждый из них имеет свои входные и выходные камеры, т.е. два потока. Трубы камеры ПЭ подвешены к каркасу и несут обмуровку. Крепление труб состоит из 7-ми рядов жестких подвесок, расположенных равномерно по глубине корпуса параллельно входной (выходной) камере. ПЭ выполнен из 2-х ходовых горизонтальных змеевиков, по 150 шт. на поток. Входные и выходные камеры расположены в так называемом «теплом ящике». В потолочном экранировании имеется разводки труб:

- для ремонтных лючков

- для ширм 1,2,3,4 ступеней.

Ширмовой пароперегреватель состоит из 4-х ступеней. Первая ступень ШПП-I имеет 32 ширмы, размещенные по16 в правой и левой половине корпуса. 8 ширм примыкают к фронтовой стене котла и 8 ширм к задней стене.

Каждая ширма состоит из 11 вертикальных 4-х змеевиков и имеет входящую и выходящую камеры, которые соответственно подсоединяются к входному и выходному коллекторам ширм. Исключение представляет первый (обрамляющий) змеевик, 2-х ходовой, и выполнен из ст.Х18Н12Т, тогда как остальные змеевики выполнены из ст. 12Х2МФСР. Камеры и сбросные коллектора ширм расположены в «тёплом ящике». Ширмы крепятся подвесками к каркасу потолка с шагом 324 мм.

Паровой теплообменник (ППТО) сконструирован из 4-х пакетов (по 2 на каждый корпус). Каждый пакет состоит из 18 секций на бл. 1, 2 и 17 секций на бл. 3, 4, 5, 6. Секция представляет собой горизонтальную U-образную петлю из трубы 168´10, заполненную пучком из труб диаметром 32´4мм, через который проходит первичный пар. Внутри трубы Æ 168мм проходит вторичный пар, который затем поступает в КПП. Движение первичного и вторичного пара встречное. Входные и выходные камеры первичного и вторичного трактов параллельны боковой стене конвективной шахты и расположены над левым и правым углами топки. Вход и выход первичного пара со стороны задней стены, вторичного – с фронта котла. После ППТО первичный тракт разделяется встроенной задвижкой и байпасирующим её растопочным узлом на две части: испарительную и перегревательную. Такое разделение первичного тракта создает условие для ускоренного пуска, т.е. с помощью арматуры растопочного узла имеется возможность пуска блока на скользящих параметрах перед турбиной при закритических параметрах в испарительной части котла.

Верхняя радиационная часть выполнена из горизонтальных труб, охватывающих фронтовую, заднюю и боковые стены поворотной камеры, и разделена продольной осью корпуса на два потока. Каждый поток ВРЧ делится на 4 выходных (на фронтовой стене) камеры Æ 168´25. Лента подпотока состоит из 33-х 3-х ходовых горизонтальных змеевиков Æ 32´4. ВРЧ конструктивно расположена между СРЧ и ПЭ. В блоках имеются разводки под взрывные клапаны. Для обеспечения тепловых зазоров поверхностей нагрева ВРЧ, ленты, расположенные на задней и фронтовых стенах, стыкуются при монтаже к боковым лентам с холодным натягом длиной 70 мм.

Вторая ступень ШПП-II имеет 32 ширмы, расположенные симметрично по 16 в центре правой и левой половин корпуса между ширм первой ступени. Ширмы ШПП-II аналогичны ширмам ШПП-I за исключением конструктивного размещения входных и выходных камер.

Третья ступень ШПП-III по ходу газов расположена за первой ступенью ширм и подвешена над конвективной шахтой. Она состоит из 32 ширм, расположенных по 16 в правой и левой половинах корпуса. Восемь ширм примыкают к фронтовой стене котла и 8 – к задней. Шаг 324мм. Каждая ширма состоит из 13 вертикальных 4-х ходовых змеевиков, за исключением первого (обрамляющего) 2-х ходового.

Четвертая ступень ШПП-IV имеет 32 ширмы, расположенные по 16 по ходу газов за ШПП-II. Конструктивное исполнение аналогично ШПП-III за исключением размещения входных и выходных камер. Входные камеры подсоединены к сбросному коллектору. Ширмы крепятся жесткими подвесками к каркасу потолка с шагом 324мм.

Вторичный тракт

КПП-I ступени – пароперегреватель – расположен в конвективной шахте над ЗМТ, включен по схеме противотока. Пакет состоит из горизонтальных змеевиков Æ 57´4. корпус имеет два КПП-I – по одному в каждой конвективной шахте. Входные и выходные камеры расположены с фронта котла.

КПП-II ступени – расположены в конвективной шахте над пакетами КПП-I – по схеме прямотока, Æ труб 57´5,5. входные и выходные камеры КПП-II расположены на фронтовых стенах конвективных шахт.

Регулирование температур.

Регулирование температуры первичного пара по тракту производится тремя постоянно действующими впрысками, а при режимах растопки – растопочным впрыском на выходе из котла (за ширмами IV ступени).

Впрыск 1 – производительность 33 т/час на четыре потока, осуществлен в рассечку потолочного экрана и ширм 1 ступени. Снижая температуру среды до величины 14 ºС, впрыск обеспечивает поддержание расчетных температур по тракту за ним, а также позволяет устранить возможные перекосы в потоках, возникающие за счет их разных тепловосприятий.

Впрыск 2 – производительность 24 т/час на четыре потока, выполнен за пакетами ППТО и дает возможность поддерживать температуру пара на входе в ВРЧ в пределах ±10 ºС. Выполняя те же функции, что и впрыск 1, он обеспечивает зону действия для регулятора температуры острого пара (впрыск 3) и повышает гибкость общего регулирования температур по тракту котла.

Впрыск 3 – производительность 24 т/час на 4 потока, осуществлен в рассечку III и IV ступени и предназначен для подрегулировки температуры острого пара в допустимых пределах для работы турбины. Температурный напор, снимаемый впрыском III, достигает 7 ºС.

Растопочный впрыск – производительность 16 т/час на 4 потока, используется для корректировки температуры перегретого пара при работе котла в растопочных режимах, в зависимости от скорости прогрева металла главных паропроводов и общего графика нагрузки блока. Для регулирования температур по тракту промперегрева используются предусмотренный для этой цели в схеме котла паровой теплообменник, где за счет перепада температур происходит передача тепла от первичного пара к вторичному. Установленный в каждом потоке промперегрева (перед ППТО) байпасные клапаны позволяют изменять кол-во проходящего через теплообменник вторичного пара, обеспечивая тем самым необходимый диапазон регулирования его температуры. Величина байпасирования вторичным потоком ППТО достигает 63% от общего расхода вторичного пара на котел.

Регулирование температур промперегрева в некоторых пределах можно выполнять также путем воздействия на впрыск 1, т.е. изменяя температуру греющего пара (первичного) на входе в ППТО.

Для критических положений имеется аварийный впрыск отдельно в каждую нитку вторичного перегрева, расположенный между КПП-1 и КПП-2, на корпусе 1Б между ППТО и КПП-1.

Каркас котла

Металлоконструкции котла состоят из 2-х симметричных корпусов, расположенных на расстоянии 2 м от друга. Общий размер в плане обоих корпусов составляет 14х12 м при высоте 43 м.

Пространственная жесткость корпусов котла обеспечивается вертикальным и горизонтальным жесткостями и горизонтальными фермами-площадками на отм.9.600, 17.00,24.400,34.400. Каркас располагается внутри котельной, обирание промежуточных площадок между котлом и зданием предусмотрено подвижным. Стыковка колонн осуществляется через фрезированные торцы колонн с последующей сваркой. Колонны каркас котла, расположенные по углам топочных камер и конвективных газоходов – сварные, двутаврового профиля. На колонны передаются нагрузка от поверхностей нагрева, обшивки и др. технологических элементов котельного агрегата. Все заводские и монтажные соединения сварные. Башмаки колонн крепятся к фундаменту с помощью анкерных болтов и закладных двутавров. Верх закладных двутавров выверяется по нулевой отметке. Конструкция каркаса котла предусматривает ведение монтажа отдельными блоками из металлоконструкций, трубных поверхностей, обмуровки.